土力學(xué)于地基基礎(chǔ)

第第頁土力學(xué)于地基基礎(chǔ)作業(yè)一名詞解釋1.土力學(xué)答：土力學(xué)（Soilmechanics）是研究土體在力的作用下的應(yīng)力-應(yīng)變或應(yīng)力-應(yīng)變-時間關(guān)系和強度的應(yīng)用學(xué)科，是工程力學(xué)的一個分支。為工程地質(zhì)學(xué)研究土體中可能發(fā)生的地質(zhì)作用提供定量研究的理論基礎(chǔ)和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。2.地基答：地基是指建筑物下面支承基礎(chǔ)的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基(復(fù)合地基）兩類。天然地基是不需要人加固的天然土層。人工地基需要人加固處理，常見有石屑墊層、砂墊層、混合灰土回填再夯實等。3.基礎(chǔ)答：基礎(chǔ)是指建筑物地面以下的承重結(jié)構(gòu)，如基坑、承臺、框架柱、地梁等。是建筑物的墻或柱子在地下的擴大部分，其作用是承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載，并把它們連同自重一起傳給地基4.軟弱下臥層答：一般來說，地基由多層土組成時，持力層以下存在容許承載力小于持力層容許承載力的土層時，這樣的土層叫做軟弱下臥層。5.土體答：土體不是由單一而均勻的土組成的，而是由性質(zhì)各異、厚薄不等的若干土層以特定的上下次序組合在一起。因而土體不是簡單的土層組合.而是與工程建筑的安全、經(jīng)濟和正常使用有關(guān)的土層組合體。6.界限粒徑答：1、粗粒土為粒徑d：0.075mm>d>0.005mm；2、細粒土為粒徑d：d<0.005mm3、據(jù)此判斷為臨界粒徑為0.075mm7.土的顆粒級配答：土的顆粒級配：土中所含各粒組的相對含量，以土?？傊氐陌俜?jǐn)?shù)表示。土的顆粒級配曲線：縱坐標(biāo)表示小于某土粒的累計質(zhì)量百分比，橫坐標(biāo)則是用對數(shù)值表示的土的粒徑。顆粒級配又稱（粒度）級配。由不同粒度組成的散狀物料中各級粒度所占的數(shù)量。常以占總量的百分?jǐn)?shù)來表示。由不間斷的各級粒度所組成的稱連續(xù)級配；只由某幾級粒度所組成的稱間斷級配。合理的顆粒級配是使配料獲得低氣孔率的重要途徑。8.界限含水量答：界限含水量通常是指土的液限、塑限和縮限。眾所周知，液限和塑限是粘性土極為重要的指標(biāo)，是粘性土工程分類的主要依據(jù)，和天然含水量一起，是估價土的工程特性的主要參數(shù)9.土的靈敏度答：土的靈敏度，是指原狀土與其重塑后立即進行試驗的無側(cè)限抗壓強度之比值，工程上常用靈敏度St來衡量粘性土結(jié)構(gòu)性對強度的影響，土的靈敏度越高，結(jié)構(gòu)性越強，受擾動后土的強度降低愈多。天然狀態(tài)下的粘性土，由于地質(zhì)歷史作用常具有一定的結(jié)構(gòu)性。當(dāng)天然結(jié)構(gòu)被破壞時，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒、離子、水分子之間所組成的平衡體系受到破壞，黏性土的強度降低，壓縮性增高。10.自重應(yīng)力答：自重應(yīng)力是巖土體內(nèi)由自身重量引起的應(yīng)力。巖土體中任一點垂直方向的自重應(yīng)力，等于這一點以上單位面積巖土柱的質(zhì)量。11.基底壓力答：建筑物的荷載通過自身基礎(chǔ)傳給地基，在基礎(chǔ)底面與地基之間便產(chǎn)生了荷載效應(yīng)(接觸應(yīng)力)。它既是基礎(chǔ)作用于地基的基地壓力，同時又是地基反作用于基礎(chǔ)的基底反力。主要用于計算地基中的附加應(yīng)力，影響基底壓力分布和大小的因素很多,除與基礎(chǔ)，所受荷載大小及基礎(chǔ)的形狀、尺寸和埋深有關(guān)外,還與基礎(chǔ)本身與地基土的相對剛度及地基土的性質(zhì)等有關(guān)。12.基底附加壓力答：地基中附加應(yīng)力是指建筑物建造后，基底接觸壓力與基底處土自重應(yīng)力之差，一般將其作為作用于彈性半空間表面上的局部荷載，并根據(jù)彈性理論來求算地基中的附加應(yīng)力。地基中的附加應(yīng)力是使地基發(fā)生變形，引起建筑物沉降的主要原因。13.地基附加應(yīng)力答：地基附加應(yīng)力是指建筑物荷重在土體中引起的附加于原有應(yīng)力之上的應(yīng)力。我們知道土中附加應(yīng)力分布特點是：1、在地面下同一深度的水平面上的附加應(yīng)力不同，沿力的作用線上的附加應(yīng)力最大，向兩邊則逐漸減小。2、距地面愈深，應(yīng)力分布范圍愈大，在同一鉛直線上的附加應(yīng)力不同，愈深則愈小。計算地基附加應(yīng)力，一般假定地基土是各向同性的、均質(zhì)的線性變形體，而且在深度和水平方向上都是無限延伸的，即把地基看成是均質(zhì)的線性變形半空間，這就可以直接采用彈性力學(xué)中關(guān)于彈性半空間的理論解答。14.土的壓縮性答：土壓縮性是指土受壓時體積壓縮變小的性質(zhì)。一般認為，這主要是由于土中孔隙體積被壓縮而引起的。常用壓縮系數(shù)來反映土壓縮性的大小。土的壓縮性直接影響地基的變形值。15.土的固結(jié)答：土體固結(jié)是土力學(xué)中的一個概念，指在外荷載作用下，土體內(nèi)的水、氣緩慢地排出，體積逐漸減小的現(xiàn)象。16.壓縮系數(shù)答：壓縮曲線反映了土受壓后的壓縮特性，它的形狀與土試樣的成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及受力歷史有關(guān)。壓縮性不同的土，其中，e-p曲線的形狀是不一樣的。假定試樣在某一壓力P，作用下已經(jīng)壓縮穩(wěn)定，現(xiàn)增加一壓力增量至壓力Pz。對于該壓力增量，曲線越陡，土的孑L隙比減少越顯著，表示體積壓縮越大，該土的壓縮性越高。壓縮曲線的坡度可以形象地說明土的壓縮性的高低。17.壓縮模量Es答：在完全側(cè)限的條件下，土的豎向應(yīng)力變化量與其相應(yīng)的豎向應(yīng)變變化量之比，稱為土的壓縮模量，用Es表示。土體在側(cè)限條件下，當(dāng)土中應(yīng)力變化不大時，壓應(yīng)力增量與壓應(yīng)變增量成正比，其比例系數(shù)Es，稱為土的壓縮模量，或稱側(cè)限壓縮模量，以便與無側(cè)限條件下簡單拉伸或壓縮的彈性模量（楊氏模量）E相區(qū)別。土的壓縮模量是判斷土的壓縮性和計算地基壓縮變形量的重要指標(biāo)之一。18.沉降差答：沉降差，不同基礎(chǔ)或同一各點間的相對沉降量。相鄰獨立基礎(chǔ)沉降量之差，Δs=s1-s2。框架結(jié)構(gòu)和地基不均勻、有相鄰荷載影響的高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，變形由沉降量控制。19.土的抗剪強度答：土可以由于拉力過大而開裂，也可以由于剪力過大而破壞。土體中各點的抗剪強度或所承受的剪應(yīng)力都可以是不均勻的。因此，土體的剪切破壞可能是整體破壞，也可能是局部破壞。工程上有許多情況（如地基承載力、土坡穩(wěn)定以及擋土墻的土壓力等）主要考慮剪切問題。而在粘性土坡穩(wěn)定性的分析中則要考慮三個問題：計算方法、抗剪強度τ和安全系數(shù)的確定，三者是互相關(guān)聯(lián)和協(xié)調(diào)的。二、簡答1.地基基礎(chǔ)設(shè)計的基本要求答：地基與基礎(chǔ)設(shè)計必須滿足三個基本條件：1、作用于地基上的荷載效應(yīng)（基底壓應(yīng)力）不得超過地基容許承載力或地基承載力特征值，保證建筑物不因地基承載力不足造成整體破壞或影響正常使用，具有足夠防止整體破壞的安全儲備；2、基礎(chǔ)沉降不得超過地基變形容許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或影響其正常使用；3、擋土墻、邊坡以及地基基礎(chǔ)保證具有足夠防止失穩(wěn)破壞的安全儲備2.巖石的風(fēng)化種類答：物理風(fēng)化，化學(xué)風(fēng)化，生物風(fēng)化3.第四紀(jì)沉積物有哪些答：第四紀(jì)沉積物是指第四紀(jì)時期因地質(zhì)作用所沉積的物質(zhì)，一般呈松散狀態(tài)。在第四紀(jì)連續(xù)下沉地區(qū)，其最大厚度可達1000米。第四紀(jì)沉積物中最常見的化石有哺乳動物、軟體動物、有孔蟲、介形蟲及植物的孢粉。這些化石，有助于確定第四紀(jì)沉積物的時代和成因。4.什么是土的結(jié)構(gòu)，有哪些？答：土的結(jié)構(gòu)是指組成土的土粒大小形狀、表面特征、士粒間的連結(jié)關(guān)系和土粒的排列情況。上的粒度成分反映了土粒大小及其組合持征。也是說明土結(jié)構(gòu)特征的主要指標(biāo)。對士的工程地質(zhì)性質(zhì)影響顯著。土的結(jié)構(gòu)是指土的固體顆粒及其空隙間的集合排列和連接方式。5.土的構(gòu)造及其特征答：在一定土體內(nèi)，結(jié)構(gòu)相對均一的土層單元體的形態(tài)和組合特征，稱為土的構(gòu)造。它同樣也包括土層單元體的大小、形狀、排列和相互關(guān)系等方面。單元體的分界面稱為結(jié)構(gòu)面或?qū)用?。土的?gòu)造是土在形成及變化過程中，與各種因素發(fā)生復(fù)雜的相互作用而形成的。所以每一種成因類型的土大都有其所特有的構(gòu)造。例如，殘積土體中不存在層而它與下部基巖往往呈漸變關(guān)系，沒有明顯的分界面;洪積上體由山口至平原(盆地)顆粒由粗逐漸變細層厚逐漸變小且有透鏡體出現(xiàn)沖積上體呈現(xiàn)“元結(jié)構(gòu)”，且有交錯層、沖刷面和透鏡體等;湖積土體呈薄層狀構(gòu)造。6.粒組劃分的標(biāo)準(zhǔn)答：粒組是指按照土的工程性質(zhì)和粒徑大小對土進行劃分。國內(nèi)外都有規(guī)程規(guī)范對于土的粒組劃分，各種規(guī)范對于粒組劃分的等級基本一致，即漂石、卵石、礫石、砂粒、粉粒和粘粒，但不同粒組所采用分級標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值是有明顯差別的，例如漂石大多采用200mm作為劃分界限，但美國陸軍師團采用劃分標(biāo)準(zhǔn)是300mm。卵石、礫石粒組劃分也存在這種現(xiàn)象。而細粒粒組劃分，中國規(guī)范、美國陸軍師團規(guī)范采用分級標(biāo)準(zhǔn)相近，即為0.075mm、0.074mm，而英國、澳大利亞規(guī)范采用分級標(biāo)準(zhǔn)為0.06mm，差值為0.015mm，差別較大。對于粘粒劃分，也有明顯的差異，英國、澳大利亞規(guī)范采用數(shù)值為0.002mm，而國內(nèi)規(guī)范采用劃分標(biāo)準(zhǔn)是0.005mm，相差2.5倍。毋庸置疑，顆粒大小對于土的性質(zhì)是有明顯影響的，尤其是粗粒土，其主要受顆粒大小及其含量影響，而細粒土性質(zhì)不完全取決于顆粒大小及其含量7.土中的水答：土中水的存在形式多種多樣，大致可分為液態(tài)水、氣態(tài)水及固態(tài)水三類。不同類型的水對土的工程特性起著不同的作用，其中較重要的是結(jié)合水、毛細水和重力水。其中土中水分子的活動能力和結(jié)合水的抗剪強度有著密切的關(guān)系。影響結(jié)合水的抗剪強度因素有很多，如結(jié)合水與土顆粒表面的間距、土顆粒的形狀8.土的物理性質(zhì)指標(biāo)有哪些？哪些是基本指標(biāo)？哪些是換算指標(biāo)？答：常用的土的物理性質(zhì)指標(biāo)主要有：顆粒組成、比重（Gs）、濕密度(ρ)、干密度(ρd)、含水率(ω)、界限含水率(塑限含水率ωP、液限含水率ωL)、孔隙率n、有效孔隙率ne、飽和度Sr、不均勻系數(shù)Cu等。

土是尚未固結(jié)成巖的松、軟堆積物。主要為第四紀(jì)時的產(chǎn)物。

土與巖石的根本區(qū)別是土不具有剛性的聯(lián)結(jié)，物理狀態(tài)多變，力學(xué)強度低等。

土由各類巖石經(jīng)風(fēng)化作用而成。土位于地殼的表層，是人類工程經(jīng)濟活動的主要地質(zhì)環(huán)境。土與巖石一起是工程巖土學(xué)的研究對象。9.土分類的目的與原則答：土地分類是土地科學(xué)的基本任務(wù)和重要內(nèi)容之一，也是土地資源評價、土地資產(chǎn)評估和土地利用規(guī)劃研究的基礎(chǔ)和前期性工作。土地分類是土地類型的劃分，其理論是建立在類型學(xué)基礎(chǔ)上。其分類單位是從區(qū)域土地個體單位所具有的相似屬性中歸納出來的，具有抽象性和概括性。單位級別愈低，分類標(biāo)志的共同性或相似性則愈多，級別愈高則共同性愈少10.簡述任意點的垂直附加應(yīng)力計算方法—角點法答：一種是彈性理論方法；另一種是應(yīng)力擴散角法。對建筑來說，有實際意義的是均布矩形荷載作用下地基中的附加應(yīng)力，此類型附加應(yīng)力的計算采用角點法。11.地基土產(chǎn)生壓縮的原因答：壓縮變形是地基土在建筑物荷載作用下的主要變形形式。自然界中的土是一種多孔分散體系，孔隙由水和空氣充填。在建筑物的實際荷載作用下礦物顆粒和水的體積壓縮變形量可以忽略不計，因而土的壓縮變形實質(zhì)上是隨著空氣或水的逸出，顆粒移動而使孔隙體積減小造成的。12.地基最終沉降的分層總和法答：1、根據(jù)有關(guān)要求和土體性質(zhì)進行地基分層；

2、計算分層出的自重應(yīng)力，地下水位以下取有效重度進行計算；

3、計算各分層點的附加應(yīng)力，并求出各分層界面處附加應(yīng)力的平均值；

4、各分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值之和作為該分層受壓后所受總應(yīng)力；

5、確定壓縮層厚度；

6、計算各分層的壓縮量；

7、計算基礎(chǔ)平均最終沉降量。13.沉降觀測點的布設(shè)答：(1)建筑物的四角、核心筒四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上。(2)高低層建筑物、新舊建筑物、縱橫墻等交接處的兩側(cè)。(3)建筑物裂縫、后澆帶和沉降縫兩側(cè)，基礎(chǔ)埋深相差懸殊處，人工地基與天然地基接壤處，不同結(jié)構(gòu)的分界處及填挖方分界處。(4)寬度大于等于15m或小于15m而地質(zhì)復(fù)雜及膨脹土地區(qū)的建筑物，應(yīng)在承重內(nèi)隔墻中部設(shè)內(nèi)墻點，在室內(nèi)地面中心及四周設(shè)地面點。(5)鄰近堆置重物處、受震動有顯著影響的部位及基礎(chǔ)下的暗溝處。(6)框架結(jié)構(gòu)建筑的每個或部分柱基上或縱橫軸線上。(7)筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)底板或接近基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分之四角處及其中部位置。(8)重型設(shè)備基礎(chǔ)和動力設(shè)備基礎(chǔ)的四角、基礎(chǔ)形式或埋深改變處及地質(zhì)條件變化處兩側(cè)。(9)電視塔、煙囪、水塔、油罐、煉油塔、高爐等高聳建筑物，應(yīng)設(shè)在沿周邊與基礎(chǔ)軸線相交的對稱位置上，點數(shù)不少于4個。14.土體抗剪強度組成答：土的抗剪強度由土的內(nèi)摩擦角和粘聚力兩部分組成

15.影響土的摩擦強度的主要因素16.莫爾—庫倫強度理論答：材料發(fā)生剪斷破壞的原因主要是某一截面上的切應(yīng)力達到強度極限值，但也與該面上的正應(yīng)力有關(guān)。如截面上存在壓應(yīng)力，則與壓應(yīng)力大小有關(guān)的材料內(nèi)摩擦力將阻止截面的滑動；如果截面上存在拉應(yīng)力，則截面將容易滑動，因此剪斷不一定發(fā)生在最大剪應(yīng)力的截面上。在三向應(yīng)力狀態(tài)下，如果不考慮中間應(yīng)力σ2，對材料破壞的影響，則一點處的最大切應(yīng)力或較大切應(yīng)力可由最大和最小主應(yīng)力σ1和σ3所畫的應(yīng)力圓決定。材料在破壞時的應(yīng)力圓稱“極限應(yīng)力圓”，根據(jù)σ1和σ3

的不同比值(如單軸拉伸、單軸壓縮、純剪，各種不同大小應(yīng)力比的三軸壓縮試驗等)，可作出一系列極限應(yīng)力圓，這些應(yīng)力圓的公共包絡(luò)線（右圖所示）便是材料破壞的臨界線。17.地基的破壞形式有三種：一是整體剪切破壞，二是局部剪切破壞，三是沖剪破壞（又稱刺入剪切破壞）。

（A1）地基破壞的模式整體剪切破壞：三角壓密區(qū)，形成連續(xù)滑動面，兩側(cè)擠出并隆起，有明顯的兩個拐點。淺基下密砂硬土堅實地基。

（2）地基破壞的模式局部剪切破壞：基礎(chǔ)下塑性區(qū)到地基某一范圍，滑動面不延伸到地面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒有出現(xiàn)明顯的裂縫。常發(fā)生于中等密實砂土中。

（3）地基破壞的模式刺入剪切破壞（沖剪破壞）：基礎(chǔ)下土層發(fā)生壓縮變形，基礎(chǔ)下沉，當(dāng)荷載繼續(xù)增加，附近土體發(fā)生豎向剪切破壞。三、論述1.論述土的物理性質(zhì)指標(biāo)？哪些是基本指標(biāo)？哪些是換算指標(biāo)？答：土的各組成部分的質(zhì)量和體積之間的比例關(guān)系，用土的三項比例指標(biāo)表示，稱為土的物理性指標(biāo)。直接測定的指標(biāo)：土的密度，含水量，相對密度2.地基巖土的工程分類答：土從工程建筑觀點對組成地殼的任何一種巖石和土的統(tǒng)稱。巖土可細分為堅硬的（硬巖）、次堅硬的（軟巖）、軟弱聯(lián)結(jié)的、松散無聯(lián)結(jié)的和具有特殊成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性質(zhì)的五大類。中國習(xí)慣將前兩類稱巖石，后三類稱土，統(tǒng)稱之謂“巖土”。3.土的抗剪強度試驗方法答：土的抗剪強度是土的一個重要力學(xué)性能指標(biāo)。在計算承載力、評價地基的穩(wěn)定性以及計算擋土墻的土壓力時，都要用到土的抗剪強度指標(biāo)，因此，正確地測定土的抗剪強度在工程上具有重要意義。

抗剪強度的試驗方法有多種，在實驗室內(nèi)常用的有直接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無側(cè)限抗壓試驗、在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切試驗，大型直接剪切試驗等。四、認真學(xué)習(xí)課件中的例題計算五、討論1.結(jié)合自己的經(jīng)歷，談?wù)勛约褐赖幕A(chǔ)形式答：1、條形基礎(chǔ)：當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)采用墻承重時，基礎(chǔ)沿墻身設(shè)置，多做成長條形，這類基礎(chǔ)稱為條形基礎(chǔ)或帶形基礎(chǔ)。2、獨立基礎(chǔ)：當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)或單層排架結(jié)構(gòu)承重時，基礎(chǔ)常采用方形或矩形的獨立式基礎(chǔ)，這類基礎(chǔ)稱為獨立式基礎(chǔ)或柱式基礎(chǔ)。3、筏板基礎(chǔ)：當(dāng)建筑物上部荷載大，而地基又較弱，這時采用簡單的條形基礎(chǔ)已不能適應(yīng)地基變形的需要，通常將墻或柱下基礎(chǔ)連成一片，使建筑物的荷載承受在一塊整板上成為筏板基礎(chǔ)。4、箱形基礎(chǔ)：當(dāng)板式基礎(chǔ)做得很深時，常將基礎(chǔ)改做成箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土底板、頂板和若干縱、橫隔墻組成的整體結(jié)構(gòu)。5、樁基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)由基樁和連接于樁頂?shù)某信_共同組成。若樁身全部埋于土中，承臺底面與土體接觸，則稱為低承臺樁基；若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上，則稱為高承臺樁基。2.結(jié)合自己的生活環(huán)境，按巖土的工程分類